Dissipation of momentum during flow in soils

Abstract

The basic principles are derived of steady momentum dissipation during laminar boundary-layer flow in macroporous soils. The principles lead to a flux law and to geometrical measures of the flow paths. The theory of kinematic waves evolves, and the shock fronts are routed with the method of characteristics. The approach is applied to TDR soil moisture readings at depths 0.15, 0.35 and 0.55 m in a soil under meadow during an infiltration experiment (rate and duration of sprinkling were 2.78 x 10⁻⁵ m s⁻¹ and 4500 s, respectively). Momentum dissipation during flow within the soil profile is independent of momentum added to the soil surface by sprinkling. Specific momentum dissipation per unit depth in the soil profile was about 0.02 kg m⁻² s⁻¹, with a tendency to increase with depth.

Résumé

Au cours de l'infiltration dans les sols, la dissipation d'énergie cinétique due è la viscosité contraste avec la diffusion du potentiel capillaire. Une méthode d'estimation du flux d'énergie cinétique è une profondeur donnée du sol basée sur la théorie de la couche-limite du flux laminaire a été mise au point. Cette approche a été utilisée pour simuler les variations de la teneur en eau mesurée è l'aide de sondes-TDR durant des essais d'infiltration. Les résultats montrent que l'énergie dissipée au cours de l'infiltration est indépendante de l'énergie ajoutée au niveau du sol par l'arrosage et qu'elle peut pratiquement être considérée comme constante.